Ви коли -небудь дивилися всередину електронного пристрою і цікавився, що роблять ці зелені дошки? Це PCB - друковані дошки - і це мізки, що стоять за майже кожним гаджетом. Але читання їх не завжди легко для початківців.
Ця публікація пояснює, що таке друкована плата, і чому навчання читати один є ключовим навиком для інженерів, студентів та технічних любителів. Ви дізнаєтесь частини друкованої плати, як простежити схеми та як розшифрувати символи, шари та компоненти.
Розуміння структури друкованої плати
Коли ви підбираєте плату, це може просто виглядати як зелений лист із крихітними лініями та деталями на ньому. Але насправді існує ціла шарувата система, яка працює разом під цією поверхнею. Щоб по -справжньому прочитати та зрозуміти друковану плату, потрібно знати, що робить кожен шар і як це все з'єднує.
Які шари друкованої плати?
Кожна друкована плата починається з базового шару, який називається підкладкою. Це те, що надає дошці свою силу та форму. Більшу частину часу він виготовлений з FR-4, жорсткого склопластикового матеріалу. У спеціальних випадках, особливо коли тепло викликає занепокоєння, інженери використовують поліімід або навіть кераміку. Ці матеріали обробляють більш високі температури та покращують продуктивність у вимогливих умовах.
Прямо над базою ви знайдете мідні шари. Це тонкі доріжки, які несуть електричні сигнали від однієї частини дошки до іншої. У простих одношарових PCB є лише один аркуш міді. Але більш складні конструкції мають мідь з обох боків або в декількох внутрішніх шарах. Ці додаткові шари дозволяють дошці обробляти більше сигналів та ліній електропередач у тісних просторах.
На вершині міді, є шар маски для паяльних робіт. Зазвичай це те, що надає дошці його колір - часто зелений, хоча і червоний, синій та чорний колір. Маска припою запобігає випадковому контакту між слідами та іншими металами. Це також допомагає в процесі пайки, зберігаючи розплавлений припою, куди він повинен йти.
Потім є шовковий екран. Це білі букви та символи, надруковані на дошці. Він позначає такі речі, як числа резистора, значення конденсатора або орієнтація інтегрованої схеми. Позначки шовкрану допомагають вам зрозуміти, що йде куди і як з'єднати речі.
Деякі дошки, особливо ті, що використовуються у високоефективній електроніці, мають додаткові внутрішні шари. Сюди можна віднести спеціальні площини електроенергії, які забезпечують постійну напругу та вбудовані шари ємності, які згладжують доставку електроенергії. Ці приховані шари роблять PCB більш ефективною та надійною.
Що таке сліди та ВІА?
Тепер, коли ви знаєте шари, настав час слідувати шляхам між компонентами. Ці шляхи називаються слідами. Вони схожі на крихітні мідні лінії, майже як дороги, що з'єднують міста. Сліди несуть електричні сигнали, і вони є різними типами. Сліди сигналу надсилають дані між компонентами. Сліди потужності забезпечують напругу, а заземлені сліди надають сигнали безпечний шлях повернення.
Але що відбувається, коли сигнал повинен стрибати між шарами? Ось де входять Віас. Віас є крихітними отворами, пробуреними на дошку, потім заповненими або вистеленими провідними матеріалами. Вони діють як ліфти для сигналів. Вії через отвір переходять зверху до нижнього шару. Сліпий віас переходить лише від поверхні до одного внутрішнього шару. Поховані вії приховані глибоко всередині, з'єднуючи внутрішні шари, не досягаючи зовні.
Щоб ефективно прочитати друковану плату, вам потрібно слідкувати за цими слідами очима або навіть мультиметром. Почніть з джерела живлення і подивіться, куди воно йде. Шукайте сліди, які розгалужуються, і перевірте, чи хтось із них проходить через Віас. У багатошаровій дошці ви, можливо, не бачите кожного з'єднання на поверхні, але через місця може дати вам підказки про те, що відбувається всередині.
Навчитися бачити, як усі шари, сліди та вії працюють разом, полегшує розуміння, як насправді функціонує друкована плата.
Як читати схеми друкованої плати
Якщо ви дивитесь на друковану плату і відчуваєте себе загубленим, ви не самотні. Ось чому існують схематичні діаграми. Подумайте про них як про план ланцюга - кожен дріт, компонент та з'єднання, викладені на символічній карті. Схеми не показують, як виглядає дошка фізично, але вони пояснюють, як все працює за лаштунками.
Що таке схематичні схеми в дизайні друкованої плати?
Схема - це спрощений малюнок ланцюга. Він використовує стандартні символи замість реальних форм. Він не показує точного розміру, положення чи форми компонентів, але показує, як електроенергія протікає через систему. Ви можете дотримуватися з'єднань, як дорожня карта.
Кожна схема побудована на наборі універсальних правил. Ці правила походять від таких організацій, як IEC, IEEE та ANSI. Вони визначають, що означає кожен символ, щоб інженери по всьому світу могли читати одну і ту ж схему без плутанини. Незалежно від того, чи читаєте ви символ резистора в Німеччині чи Японії, він дотримується тих самих основних стандартів.
Схеми щільно підключені до фізичних друкованих плат. Перед тим, як дошка навіть буде зроблена, інженери використовують схему для планування того, як все буде функціонувати. Пізніше ця конструкція стає справжньою макет, де символи перетворюються на фактичні частини та мідні шляхи.
Як інтерпретувати схематичні символи
Після того, як у вас є схема перед собою, почніть з ліній. Прямі лінії представляють дроти або сліди. Коли зустрічаються дві лінії, а крапка є, це з'єднання - ці лінії з'єднуються. Жодна крапка означає, що дроти просто перетинаються, не торкаючись. Ці деталі дуже мають значення, коли ви простежуєте ланцюг.
Кожен компонент має свій символ. Резистор часто є зигзагом або прямокутником. Конденсатори - це дві прямі, іноді одна вигнута, якщо вона поляризована. Діоди - це трикутники, що вказують на лінію. Транзистори виглядають складніше - вони використовують кола зі стрілками, що показують напрям потоку потоку. Інтегровані схеми - це просто прямокутники з декількома шпильками.
Ви також побачите силові та земляні символи по всьому. GND означає землю. Зазвичай це виглядає як трикутник вниз або складені лінії. VCC, VDD або +V показує, куди входить позитивна потужність. Слідом за цими символами допомагає зрозуміти, як працює ланцюг і де сигнали починаються або зупиняються.
Схематичні символи проти слідів друкованої плати
Ось де справи можуть стати трохи складними. Символи, які ви бачите в схематиці, - це не те, як виглядають компоненти на фактичній дошці. Ось чому дизайнери PCB використовують щось, що називається слідом.
Схематичний символ показує, як компонент працює електрично. Слід показує, як він фізично вписується на дошку. Візьмемо резистор як приклад. На схемі це зигзаг. На друкованій платі - це дві прокладки з невеликим прямокутником між ними. Для діода схема використовує трикутник і лінію, але слід - це дві невеликі прокладки з лінією, що показує полярність. ICS - це найбільш різні. Вони можуть виглядати як прості прямокутники в схемах, але на дошці ви побачите безліч штифтів, організованих відповідно до типу пакету.
Можливість їхати вперед і назад між схемою та фактичною друкованою друкованою є однією з найкорисніших навичок, коли ви будуєте, фіксуєте або розробляєте електроніку.
Анотації та позначення шовкового екрану та маркування
Коли ви перегортаєте друковану плату або уважно придивіться на її поверхню, ви помітите білий текст, символи та окреси, надруковані прямо на ньому. Цей шар називається шовковим екраном. Це не тільки для зовнішності - це може допомогти людям зібрати, перевірити чи відремонтувати дошку. Все, надруковане в цьому шарі, має на меті полегшити ваше життя при виявленні та розміщенні компонентів.
Шовк екран розповідає, що таке кожна частина, куди вона йде, і як вона повинна зіткнутися. Ви часто побачите маленькі прямокутники або кола, які відповідають формам компонентів. Це контури, які показують, де розмістити такі частини, як резистори, конденсатори та чіпси. Поряд з цими контурами ви помітите етикетки, виготовлені з листів та номерів.
Ці етикетки називаються еталонними конструкторами. Кожен починається з букви, яка розповідає вам про тип компонентів. Наприклад, R означає резистор, C означає конденсатор, D - діод, Q - транзистор, а U - інтегрована схема. Цифри показують порядок, як R1 або C5. Вони полегшують відповідність тому, що ви бачите на дошці за допомогою схематичної схеми.
Орієнтація також має значення. Деякі частини - як діоди, поляризовані конденсатори та чіпси - повинні зіткнутися певним чином. Ось чому позначення шовкранного екрану часто включають показники полярності. Смуга, плюс знак, або крапка можуть показати, який PIN є позитивним або де повинен бути PIN 1. ІК часто мають невелике коло або виїмку, надруковану біля одного кута, щоб позначити штифт 1. Діоди можуть мати стрілку або смугу, надруковану біля них, відповідаючи їх поточному напрямку потоку.
Ви також побачите такі етикетки, як GND, +, -, VCC або VDD. Вони говорять вам, де знаходяться потужність і заземлення. GND означає землю. VCC або VDD зазвичай позначають позитивне джерело живлення. Ці маркування допомагають під час тестування або під час підключення зовнішніх пристроїв. Набагато простіше знайти правильні місця, коли їх чітко позначають прямо на дошці.
Позначки на шовку не мають електричного струму, але вони несуть багато інформації. Вони як дорожні знаки для вашого ланцюга, показуючи, для чого кожна область і що робить кожна частина.
Методи візуального огляду
Один з найпростіших способів прочитати та зрозуміти друковану плату - це просто обережно подивився на нього. Візуальний огляд не вимагає вишуканого обладнання, але все одно може виявити багато - як, як викладена дошка, чи щось виглядає не так. Це перше, що роблять технічні працівники, перш ніж використовувати такі інструменти, як мультиметри або осцилоскопи.
Як оглянути друковану плату на очей
Почніть з правильного освітлення. Хороше світло допомагає вам побачити крихітні деталі на поверхні дошки. Кутове освітлення може кинути тіні та виділити підняті або нерівні частини. Ультрафіолетове світло працює особливо добре при перевірці покриттів або забруднень, які ви можете пропустити при звичайному освітленні. Якщо у вас є прозора або напівпрозора плата, ви можете спробувати підсвічування. Це полегшує бачити приховані сліди та Віас. Поляризоване світло - це ще одна хитрість - воно зменшує відблиски від блискучих металевих прокладок та паяльних суглобів, допомагаючи вашим очам зосередитись на невеликих вадах.
Використовуйте прості інструменти, щоб полегшити роботу. Основне лупне скло досить добре для більшості дощок через отвір. Якщо ви працюєте над дошками з крихітними поверхневими компонентами, вам захочеться щось сильніше, як ювелірна люкя або навіть цифровий мікроскоп. Вони дозволяють вам помітити такі речі, як тріщини волосся, пошкоджені прокладки або мости мікропакантів.
Як знайти пошкодження або несправності по зору
Коли дошка не працює, є ймовірність, що проблема видно. По -перше, шукайте спалені або затемнені ділянки. Почоренька слід або знебарвлена накладка зазвичай означає щось перегріти. Далі перевірте наявність зламаних компонентів. Крихітні чіпси та резистори можуть розділити або розірватися, не падаючи, тому уважно погляньте на їхні поверхні. Якщо у компонента є опуклість, вм'ятина або дивна марка, він може бути пошкоджений.
Також огляньте стики припою. Піднята колодка виглядає так, що вона лущиться від дошки - це може зламати електричне з'єднання. Холодні або розтріскані паяні суглоби також можуть провалюватися, навіть якщо вони виглядають добре здалеку. Мости припою трапляються, коли розплавлений припою випадково з'єднує дві прокладки або шпильки, які не повинні торкатися. Це часто блискучі краплі між шпильками на чіпсах.
Візуальний огляд - це не лише помітити шкоду - це також про розуміння макета. Ви можете простежити, де входить живлення, слідувати сигнальними шляхами та знайти критичні частини, такі як ICS, датчики чи роз'єми. Як тільки ви звикнете до цього, ваші очі стають одним з найкращих інструментів для читання друкованих композицій.
Використання інструментів для читання та перевірки друкованих плат
Іноді ваших очей недостатньо, щоб зрозуміти, що не так на платі. Ось де входять інструменти. Правильне обладнання допомагає вам копати глибше - перевірку з'єднань, тестування напруг або простеження сигналів по дошці. Навіть якщо ви тільки починаєте, навчитися користуватися цими інструментами може заощадити години здогадок.
Як використовувати мультиметр для читання друкованих плат
Мультиметр-це ваш інструмент для роботи під час роботи з друкованими компонентами. Встановіть його в режим безперервності, щоб перевірити, чи дві точки підключені. Якщо звуковий сигнал або читання, близьке до нуля Ом, з'єднання добре. Якщо ні, то слід може бути порушений або не вдалося. Це швидкий спосіб переконатися, що ваша проводка та шляхи недоторкані.
Ви також можете перейти на режим опору, щоб виміряти, скільки опору пропонує компонент. Наприклад, ви можете перевірити, чи відповідає резистор його кольорових смуг або міченому значенню. Потім є тестування напруги. Це особливо корисно, коли дошка працює. Покладіть один зонд на землю, а потім торкніться інших місць, щоб побачити, скільки напруги присутній.
Завжди дотримуйтесь кроків безпеки, якщо ви тестуєте ланцюг. Переконайтесь, що ваші руки сухі. Використовуйте ізольовані зонди. Ніколи не торкайтеся відкритих металевих деталей. Якщо ви не впевнені, з якою напругою ви маєте справу, почніть з найвищого діапазону. І завжди відключіть живлення перед перемиканням режимів або переміщенням зондів навколо.
Розширені інструменти: логічні аналізатори, осцилоскопи та тестові головки
Після того, як ви переходите за межі основних перевірок, розширені інструменти дозволяють побачити більш складні деталі. Логічні аналізатори використовуються під час роботи з цифровими сигналами. Вони можуть фіксувати та відображати шаблони - як термін між двома сигналами або як мікроконтролер спілкується з пам'яттю. Використовуйте їх, коли ваша плата працює, але вихід виглядає неправильно або непослідовно.
Осцилоскопи допомагають вам спостерігати, як сигнали напруги змінюються з часом. Підключіть зонд до тестової точки, і ви побачите на екрані форму хвилі живої хвилі. Це показує, наскільки чистий чи галасливий сигнал, наскільки він швидко змінюється, чи він взагалі працює. Осцилоскопи чудово підходять для аналогових ланцюгів, годин або всього, що вимагає плавного часу.
Деякі тестові налаштування використовують те, що називається тестовою головкою. Це кріплення, яке притискається до дошки і підключається до декількох тестових точок одночасно. Вони часто використовуються у виробництві для перевірки всіх з'єднань, які працюють перед кораблями продукту. Хоча ви можете не використовувати тест -голову вдома, добре знати, що вони існують для масового виробництва та контролю якості.
Кожен з цих інструментів додає ще один рівень розуміння під час читання або налагодження друкованої плати. Вони дозволяють вам перейти від базового огляду до повної електронної діагностики - крок за кроком.
Програмне забезпечення для читання та аналізу ПХБ
Читання друкованої плати вручну добре працює для базового огляду. Але коли все стає складнішим-особливо з багатошаровими дошками-програмне забезпечення дійсно може допомогти. Інструменти дизайну PCB дозволяють вивчити кожен слід, шар та з'єднання, не потребуючи фізичного торкування дошки. Вони є потужним способом вивчення того, як працює ланцюг, і помічають помилки рано.
Як може допомогти програмне забезпечення для дизайну PCB?
Програмне забезпечення дизайну показує вам віртуальну версію дошки. Ви можете збільшити масштаб, обертатися, ховати шари та дотримуватися з'єднань способами, які ви просто не можете зробити лише своїми очима. Він чудово підходить для відстеження сигналів по декількох шарах або перевірки, чи компоненти належним чином підключені. Вам не потрібно здогадуватися, куди веде слід - просто натисніть на нього і слідкуйте.
Більшість інструментів мають управління шарами, а це означає, що ви можете переглядати лише верхній шар, дно або внутрішні по черзі. Це дуже корисно для дощок, упакованих із сигналами, що йдуть у всіх напрямках. Також є чистий висвітлення. Виберіть один сигнал, і програмне забезпечення запалює всі точки, на які він торкається. Перехресне забезпечення дозволяє натиснути щось на схему і миттєво знайти його на макеті-або навпаки. Ці функції заощаджують багато часу при перегляді дизайну або усунення несправностей.
Популярні інструменти для перегляду друкованих плат (загальне керівництво)
Для початку вам не потрібно дорогого програмного забезпечення. Є безкоштовні та веб-глядачі, які працюють чудово для основних завдань. Що слід шукати? Як мінімум, інструмент повинен підтримувати перегляд файлів Gerber. Це формат, який використовується для виготовлення друкованих плат. Також шукайте інструменти із збільшенням, сковороду, перемиканням шару та відстеженням мережі.
Багато інструментів також дозволяють імпортувати файли матеріалів, переглядати номери деталей або навіть генерувати 3D -попередні перегляди. Для зворотної інженерії чи освіти також зручно провести вимірювання та пошук частин.
Щоб переглянути друковану плату в програмному забезпеченні, почніть з імпорту файлів Gerber. Зазвичай вони надаються в наборах - по одному для кожного шару, включаючи мідь, шовкран, маску для паянок та свердління. Після їх завантаження використовуйте елементи управління шарами для вивчення конструкції. Ви зможете помітити такі речі, як ширина слідів, відстань відкладки та те, як Vias з'єднує шари.
Деякі популярні інструменти включають Kicad, Eagle, Estemeda та Gerbv. У кожного є власний інтерфейс, але основна ідея однакова - заохочуючи, що ви заглядаєте всередину дошки, не відкривши фізично нічого. Після того, як вам зручно з цими інструментами, ви прочитаєте друковані друці швидше і точніше, ще до того, як вони побудовані.
Як практикувати читання друкованої плати
Навчитися читати друковану плату - це як вивчення нової мови. Спочатку це може здатися важким, але як тільки ви розбиваєте його на невеликі кроки, це стає набагато простіше. Найкращий спосіб вдосконалитись, практикуючи з реальними дошками у ваших руках, особливо тих, розроблених для початківців.
Почніть з простих аналогових композицій
Аналогові друковані композиції - чудова відправна точка. Ці дошки вирішують основні завдання, такі як світлодіоди, генерування звуку або температура зондування. Їх простіше зрозуміти, оскільки вони не включають мікроконтролери або складний код. Менше компонентів означає менше з'єднань для відстеження, тому ви можете зосередитись на вивченні того, як сигнали протікають через резистори, конденсатори, діоди та транзистори. Подивіться на макет. Спробуйте слідувати, де входить живлення, і як вона рухається по слідах. Використовуйте очі і, можливо, мультиметр для вивчення шляхів.
Використовуйте набори з схемою відповідності та макета
Деякі набори зроблені спеціально для навчання. Зазвичай вони мають як схематичну діаграму, так і друковану компонування дошки. Це ідеальне комбо. Ви можете прочитати схему, щоб побачити, як логічно з'єднуються, а потім перевернути до макета і побачити, де вони фізично сидять. Практикуйте відповідні символи до фактичних частин на дошці. Почніть з пошуку простих предметів - як R1 або C2 - і тоді працюйте на шляху до ICS та з'єднувачів.
Ці набори також дозволяють вам самостійно припалювати дошку. Це вчить вас не тільки те, що таке компоненти, але й куди вони йдуть і чому. Спостерігаючи за тим, як схема оживає під час побудови дошки, допомагає побудувати сильний ментальний зв’язок між теорією та практикою.
Практикуйте ідентифікацію кожного компонента
Візьміть дошку - нову чи стару - і йдіть по одній частині за один раз. Шукайте етикетки з шовкрану, такі як R, C, D, Q і U. Спробуйте назвати кожен компонент. Якщо є резистор, прочитайте його кольорові смуги. Якщо є діод, перевірте наявність смуги полярності. Знайдіть IC та знайдіть PIN 1. Використовуйте таблицю даних або пошук в Інтернеті, щоб шукати невідомі частини.
Коли ви стаєте кращими, киньте виклик собі. Спробуйте здогадатися, що робить дошка, просто подивившись. Дотримуйтесь слідів від потужності до виходу. Накресліть просту версію схеми на основі того, що ви бачите. Навіть п’ять -десять хвилин на день можуть створити вашу впевненість із реальними PCB.
Висновок
Навчання, як читати друковані композиції, є одним з найважливіших кроків у розумінні електроніки. Це допомагає розібратися, як працюють схеми, як виправити проблеми і навіть як розробити власні проекти. Як і будь -яка майстерність, це стає простіше з практикою. Почніть з простих дощок та наборів, а потім побудуйте свій шлях вгору. Чим більше ви досліджуєте, тим впевненіше ви стаєте читати та працювати з дошками. Для отримання додаткової допомоги, ласкаво просимо, щоб перевірити підтримуючу продукцію нашої компанії, наприклад ПХБ для буріння ЧПУ, Машина для чищення шліфування на друковці.
Поширені запитання
1. Який найпростіший спосіб почати читати друковану плату?
Почніть з визначення основних компонентів, таких як резистори та конденсатори. Використовуйте просту аналогову друковану плату або комплект із відповідною схемою.
2. Як я можу сказати, де протікає потужність на друкованій платі?
Шукайте етикетки VCC або VDD для позитивної потужності та GND для землі. Потім простежте шляхи між ними за допомогою мідних ліній або режиму безперервності мультиметра.
3. Чому деякі компоненти мають символи на схемах, але виглядають інакше на дошці?
Схематичні символи показують, як компоненти працюють електрично, тоді як сліди PCB показують їх фізичний розмір та форму.
4. Що мені робити, якщо не можу знайти значення компонента?
Перевірте етикетку з шовковим екраном, кольорові смуги або друковані номери. Ви також можете шукати номер деталі в Інтернеті для таблиць даних.
5. Чи можу я практикувати читання друкованої плати без будь -якого реального обладнання?
Так. Використовуйте безкоштовні глядачі друкованої плати та проекти з відкритим кодом. Ви можете завантажувати файли Gerber та вивчити макети цифровим способом.
